基于晶閘管整流電路實驗裝置的故障分析

王翠玉 鄒靜

[摘要]隨著越來越多獨立學院以培養(yǎng)應用型人才為目標，理工科類教學過程中的實驗、實踐環(huán)節(jié)顯得更為重要。針對目前電氣工程及其自動化專業(yè)學生普遍反映電力電子技術實驗太難、不易操作等問題，本人根據(jù)日常工作經(jīng)驗總結了基于晶閘管的整流電路中常見故障判斷及解決方法。

[關鍵詞]晶閘管整流電路 ?故障判斷 ?解決方法

根據(jù)實驗教學需要，我院電氣自動化綜合實驗室配置了15臺電力電子技術實驗裝置，用于滿足電氣工程及其自動化專業(yè)“電力電子技術”這門專業(yè)課的實驗教學需要。經(jīng)過長期使用，一些儀器不可避免的出現(xiàn)故障，其中電源控制屏、晶閘管、可調電阻、晶閘管觸發(fā)脈沖產(chǎn)生電路等是最容易出現(xiàn)異常的?，F(xiàn)將其常見故障的判斷方法、解決方法總結如下：

一、實驗用高腳導線

（一）故障原因

按照實驗電路接線，經(jīng)過檢查線路無誤后，在電源、儀表、元件均正常的情況下通電，儀表沒有任何反應。

（二）解決方法

將數(shù)字萬用表的轉換開關打到蜂鳴二極管檔位，其紅黑表筆分別測量導線的兩個端子。如果萬用表不鳴叫，則說明該導線內(nèi)部脫焊或銅絲斷開，此時需重新焊接或更換新的導線。

二、數(shù)字示波器

（一）故障原因

按照實驗電路接線，檢查線路無誤后通電，相應的電壓表、電流表顯示數(shù)據(jù)正常，但測量所使用的數(shù)字示波器顯示波形異常。

（二）解決方法

通過數(shù)字示波器的自檢信號，判斷其本身的測量功能是否正常，同時還可判斷出使用的示波器探頭是否正常。一般情況下，示波器本身不容易出問題，而探頭是容易損壞的。如果判斷出是探頭有問題，那也不要急于更換，可以用數(shù)字萬用表測試下探頭上的黑色接線夾與金屬環(huán)之間是否可靠連通。根據(jù)本人經(jīng)驗，黑色接地夾損壞是示波器不能正常測量的主要原因。

三、晶閘管

DJK02是電力電子實驗中的一個核心掛件，其為晶閘管主電路，面板上有晶閘管12個、直流電壓表和電流表各1個，其中12個晶閘管元件均配有2.5A/250V的保險管。晶閘管有陽極、陰極、門極之分，要使晶閘管導通必須滿足兩個條件：（1）陽極A與陰極K之間外加正向電壓;（2）門極G與陰極K之間加一個正向的觸發(fā)電壓。由于各種原因，晶閘管器件容易損壞。其故障判斷方法如下：

（一）故障原因

一般情況下，當門極沒有輸入控制信號，位于主電路上的晶閘管的陽極、陰極之間應該是關斷的。用數(shù)字萬用表的兆歐檔檢查該晶閘管時，發(fā)現(xiàn)在不通電的情況下，該晶閘管的陽陰極之間也是導通的，這明顯與晶閘管的導通條件相悖。又在導通送電的情況下對該晶閘管進行檢測，發(fā)現(xiàn)其仍然導通。由此斷定該晶閘管已經(jīng)被擊穿短路了，必須更換相應的同型號器件。

（二）解決方法

首先DJK02掛件面板上的螺釘擰開并打開面板蓋，找到故障晶閘管所在位置，將該器件的固定螺釘卸下，再將其三個引腳上的焊錫除去，把晶閘管拆卸下來，更換新的同型號器件并用螺釘固定好，然后用焊錫固定，最后將面板蓋安裝好即可。

四、可調電阻

D42是電力電子實驗中最常用的電阻箱掛件，也是最容易發(fā)生故障的部分，它由6個900歐姆的電阻組成，其中每個電阻都有1個0.5A/250V的保險管，經(jīng)過掛件內(nèi)部和外部的串聯(lián)、并聯(lián)可得到450歐、900歐、1800歐、2250歐的電阻。

（一）故障原因

通過數(shù)字萬用表測得電阻兩個接線端子之間的電阻值為無窮大。這種現(xiàn)象通常由兩種原因造成：一是由于實驗電路電流過大，導致與可調電阻相連的保險管燒毀，對這種情況，只需要更換保險管即可;二是可調電阻本身的電阻絲由于長期磨損，導致電阻絲中間某一位置的電阻絲斷了，形成開路，這種情況只能將掛件打開更換新的可調電阻配件。

（二）解決方法

在檢修這類故障時，通常先將與可調電阻相連的保險管取出來，檢查其是否開路，如果開路，更換保險管;如果不是開路，則進一步檢查可調電阻本身是否斷路，如果斷路則需要更換可調電阻配件。

五、三相電源控制屏

三相電源控制屏是電力電子技術實驗裝置的一個基礎單元，所有電力電子技術實驗都需要這個單元來提供相應的電源。該控制屏可能出現(xiàn)的故障有兩種。

（一）電源控制屏不供電

（1）故障原因

首先檢查三相電源的保險管有無問題。該處一般采用3個10A/250V的保險管，分別對應于三相電源的U、V、W端，當保險管中任意一個或幾個出現(xiàn)松動或損壞時三相電源輸出將不正常。

（2）解決方法

將電源控制屏的電源鑰匙開關打開，與其它正常的電源控制屏進行對比，觀察并判斷是哪相電源的保險管有問題，將相應的保險管拆卸下來，檢查并更換新的保險管，電源控制屏三相供電恢復正常。一般保險管損壞會出現(xiàn)玻璃管內(nèi)燒得烏黑或熔絲燒斷。

（二）電源控制屏供電不穩(wěn)定

（1）故障現(xiàn)象及原因

電源控制屏上三個線電壓的指針式電壓表顯示數(shù)值各不相等。這是由于電源某處接觸不良導致故障。

（2）解決方法

首先，檢查三相電源的保險管有無問題。再次，保險管正常的情況下，檢查實驗臺電源插頭與墻上的插座之間接觸是否良好。用數(shù)字萬用表的交流電壓1000V檔位測量墻上插座四眼插座產(chǎn)生的電壓是否為線電壓380V/相電壓220V。如果是，那么可以斷定插座部分是正常的，需檢測實驗臺插頭部分與與電源控制屏上“三相電源輸入端”U、V、W、N端是否可靠連接。使用數(shù)字萬用表上的蜂鳴二極管檔位來判定，如果未可靠連接，則需要將電源控制屏掛件的蓋子打開，檢查是否有端子脫焊，找到脫焊點，并重新焊接好即可。

（三）電路連接好后，整個電路無電壓

（1）故障原因

電路連接好并接通電源，整個電路無電壓。一般有以下原因：1、電源控制屏的鑰匙開關沒有打開;2、三相電源輸出未調節(jié)至合適的電壓值;3、檢查整個電路連接中的導線是否有損壞或內(nèi)部脫焊的情況。

（2）解決方法

針對上面所總結出的故障原因有以下的解決辦法：1、將電源控制屏的鑰匙開關打開;2、經(jīng)過調節(jié)調壓旋鈕使三相電源輸出合適的電壓值;3、在沒通電的前提下，使用數(shù)字萬用表的蜂鳴二極管檔位逐點檢查電路連接中的導線是否有損壞或內(nèi)部脫焊的情況，一旦發(fā)現(xiàn)及時更換。

六、三相同步信號電路

（一）故障原因

做正弦觸發(fā)電路實驗時，實驗無法正常進行，進一步檢測，發(fā)現(xiàn)某一路信號電壓幅值明顯低于其它路信號。繼續(xù)向上追查故障原因，發(fā)現(xiàn)信號掛箱上a、b、c三相同步信號中有一相信號的幅值明顯偏低，只有其它相信號電壓的一半左右。

（二）解決方法

打開掛件后箱蓋，檢查發(fā)現(xiàn)與該相信號對應的變壓器有問題。經(jīng)過更換變壓器，信號恢復正常，問題解決。

七、正給定電位調節(jié)器

（一）故障及原因

在做正弦觸發(fā)實驗時，7號實驗裝置實驗無法正常進行。進一步檢查，發(fā)現(xiàn)正給定單元給定的輸出電壓范圍明顯低于設計要求，原來可以在-15V～+15V之間自由調節(jié)，現(xiàn)在只能在-15V～+5V之間調節(jié)。這種情況一般是負責調節(jié)電壓的多圈可調電阻有問題。

（二）解決方法

拆下該多圈可調電阻，用萬用表測量其阻值，發(fā)現(xiàn)阻值明顯低于標準值，至此故障原因鎖定。更換一個好的同規(guī)格電阻后，重新開機，給定電壓調節(jié)范圍恢復正常，故障排除。

八、單相調壓電路

（一）故障及原因

在做單相調壓電路實驗時，當某實驗裝置實驗無法正常進行。用示波器檢查單相調壓電路模塊上各點的輸出，發(fā)現(xiàn)在測量點5信號波形異常，而在該測量點之前是一塊4095集成電路芯片，由此我們推測是該芯片損壞了。

（二）解決方法

更換一個新的4095集成電路芯片后，重新開機，測量點五信號波形恢復正常，問題解決。

通過對電力電子技術實驗裝置的故障分析，發(fā)現(xiàn)應注意以下幾個原則，才能使得設備及時修復，保證設備的正常使用。

（1）要與實驗教師保持暢通的溝通渠道，及時了解最新的設備使用情況，包括故障情況。這方面采取的措施是在每個實驗室都有一本設備故障保修本，由任課教師填寫。

（2）要做到及時維修，及時處理;學生或者教師一旦提出故障問題，應該馬上進行處理，能夠馬上修好的立即維修，不能馬上修好的也應該說明情況，并采取措施，盡量不要影響學生做實驗。

（3）要經(jīng)常與廠家聯(lián)系，與廠家配合，能夠自己維修的就自己維修，減少廠家的售后服務成本。這樣廠家也會主動配合，給予技術咨詢和配件方面的支持。

（4）在日常工作中有的放矢地儲備一定數(shù)量的備用配件，以便維修時不至于因為沒有配件而束手無策。

（5）建立良好的實驗室管理系統(tǒng)，將相關實驗設備維護的基本信息輸入，以便查詢。

電力電子技術實驗作為電氣工程及其自動化學生的專業(yè)實驗課，一般課程安排在大三下學期或大四上學期。經(jīng)過電路、模擬電子技術、數(shù)字電子技術等實驗課以及電工、電子、課程設計等實踐教學，學生應該具有一定的電路分析、故障排查能力。如果指導老師能夠有效的引導，學生在實驗過程中能夠多一點耐心，相信他們一定可以順利完成實驗項目。即便偶爾遇到有故障的儀器，通過排查故障、解決簡易故障，這也是一種學習與收獲！

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[2]熊振國.晶閘管整流裝置常見故障的波形分析.常德師范學院學報（自然科學版），1999，第4期

[3]肖紅梅.晶閘管整流裝置的調試方法.機械管理開發(fā)，2008，第2期

（作者單位：武昌工學院信息工程學院 湖北省武漢市）